Merkurius

Merkurius
Löytäminen
Löytäjät	–
Löytöaika	esihistoriallinen
Kiertoradan ominaisuudet
Keskietäisyys Auringosta	57 910 000 km 0,387 AU
Eksentrisyys	0,20563069
Kiertoaika Auringon ympäri	87 d 23,3 h
Synodinen kiertoaika	115,88 d
Keskiratanopeus	47,8725 km/s
Inklinaatio	7,004°
Kuiden lukumäärä	0
Fyysiset ominaisuudet
Päiväntasaajan halkaisija	4 879,4 km
Pinta-ala	7,5 × 107 km2
Massa	3,302 × 1023 kg 0,055 Maan massaa
Keskitiheys	5,43 g/cm3
Putoamiskiihtyvyys pinnalla	2,78 m/s2
Pyörähdysaika	58 d 15,5088 h
Akselin kaltevuus	0°
Albedo	0,10–0,12
Pakonopeus	4,25 km/s
Pinnan lämpötila	alin: 90 K keski: 440 K ylin: 700 K

Merkurius (symboli: ) on Aurinkoa lähin ja pienin aurinkokunnan planeetta. Se on kuuma, kuiva ja käytännössä kaasukehätön kuollut maankaltainen planeetta, joka muistuttaa pinnaltaan Kuuta kraattereineen. Merkuriuksen sisus on raskasta metallia. Merkuriuksen rata on planeettojen radoista lyhyin: se kiertää Auringon 88 vuorokaudessa.

Merkuriuksen nimi tulee antiikin mytologiasta. Antiikin Roomassa Mercurius oli varkaiden ja kauppiaiden jumala sekä jumalten sanansaattaja. Merkurius on tunnettu ainakin sumerilaisten ajoista noin 3000–2000 eaa.

Kiertorata

Merkuriuksen kiertoaika Auringon ympäri on 88 vuorokautta, ja sen pyörähdysaika on 59 vuorokautta. Pyörähdysajan ja kiertoajan suhde on siis 2:3 eli Merkuriuksen sanotaan pyörivän kiertoaikansa suhteen 2:3-resonanssissa. Vuorokaudenaikojen vaihtelu on 176 vuorokautta. Merkuriuksen akselikallistuma on vain 0,01 astetta eli planeetta on lähes pystyasennossa ratatasonsa suhteen.

Pitkään luultiin planeetan pitävän aina saman puolen Aurinkoa kohti, koska harvat mahdolliset havaintohetket sattuivat planeetan ollessa samassa asennossa keväällä ja syksyllä.

Merkuriuksen kiertorata Auringon ympäri poikkeaa huomattavasti ympyräradasta. Radan eksentrisyys eli soikeus vaihtelee välillä 0,0–0,47 miljoonien vuosien aikana. Nyt soikeus on 0,206 ja Merkuriuksen etäisyys Auringosta vaihtelee välillä 0,31 AU ja 0,47 AU. Planeetan keskietäisyys on 0,387 AU.

Auringon läheisyys vaikuttaa Merkuriuksen rataan niin voimakkaasti, että radan laskemisessa tarvitaan yleistä suhteellisuusteoriaa. Radan perihelikiertymä tunnettiin jo 1800-luvulla. Suurimmaksi osaksi kiertymä johtuu muiden planeettojen aiheuttamista häiriöistä, mutta sen todettiin olevan vuosisadassa 43 kaarisekuntia suurempi kuin niiden perusteella voitiin laskea. Ennen suhteellisuusteoriaa tämän poikkeaman arveltiin johtuvan Merkuriuksen radan sisäpuolella kiertävän tuntemattoman planeetan, Vulkanuksen, vaikutuksesta.

Merkuriuksella ei ole kuita.

Kaasukehä ja pinnanmuodot

Merkurius on hitaasti pyörivä sisäplaneetta. Pitkän pyörähdysajan ja kaasukehän puutteen johdosta lämpötila Merkuriuksen pinnalla vaihtelee satoja asteita sen mukaan, ollaanko päivä- vai yöpuolella. Pintalämpötila vaihtelee 90–740 kelvinin eli −173–+467 °C välillä ja on keskimäärin 452 kelviniä eli 179 °C. Aurinko on Merkuriuksesta katsoen keskimäärin 2,5 kertaa niin suuri kuin Maasta katsoen, mutta tämä Auringon näennäinen läpimitta vaihtelee huomattavasti, koska Merkuriuksen rata on soikea. Aurinko on Merkuriuksesta katsottuna 6,5 kertaa kirkkaampi kuin Maassa ja Auringon säteilyintensiteetti on siellä 9,13 kW/m². Aurinko aiheuttaa Merkuriukseen vuorovesivoiman, joka on 17 % suurempi kuin Kuun aiheuttama vuorovesivoima Maassa.

Merkuriuksen pinnasta on ennen vuotta 2008 kartoitettu vain noin 45 %. Kraatterit ovat Merkuriuksen pinnan silmiinpistävin piirre. Niitä on pinnassa eri kokoisia. Törmäyskraattereista suurin, 1500 km:n läpimittainen Caloriksen allas on Kuun laavakenttiä, "meriä", muistuttava rengasmainen muodostuma. Sen reunusvuoret kohoavat 2 km:n korkeuteen. Caloriksen altaan vastakkaisella puolella kuori on rikkoutunut törmäyksen shokkiaaltojen heijastuttua planeetasta, noin 100 km:n läpimittaiselta alueelta. Merkuriuksessa on myös vuoria, laaksoja, harjanteita, jyrkänteitä ja tasankoja sekä eri tavoin heijastavia alueita. Kraattereista lähtee monesti säteittäisiä viiruja. Harjanteiden pituus on jopa satoja kilometrejä ja vuorten korkeus jopa noin 3 km. Tämän mukaan Merkurius on melko tasainen paikka. Vuorten oletetaan syntyneen Merkuriuksen kutistuessa 0,1 %. Merkuriuksessa on saattanut olla tulivuoria, mutta tämä ei ole varmaa. Jotkut tutkijat väittävät havainneensa Merkuriuksen napa-alueilta merkkejä jäästä, jota olisi kraatterien pohjalla.

Merkuriuksen kaasukehä on äärimmäisen ohut, ja sen magneettikenttä on hyvin heikko. Kaasukehä on syntynyt aurinkotuulen irrottamasta pintamateriaalista. Kaasukehässä on enimmäkseen heliumia, natriumia ja happea sekä pieniä määriä vetyä ja kaliumia. Merkuriuksella on myös pitkä avaruuteen ulottuva natriumpyrstö, joka havaittiin vuonna 2001. Kaasukehän paine on noin kaksi miljoonasosaa Maan vastaavasta.

Sisäinen rakenne

Merkuriuksen ja Maan kokovertailu

Merkuriuksen rakenne.
1) Silikaattikuori
2) Vaippa
3) Rautaydin

Merkurius on halkaisijaltaan vain 1,4 kertaa Maan Kuun kokoinen, ja se on nykyään pienin virallinen planeetta Pluton pudottua pois planeettojen joukosta. Sen massa on 6 % Maan massasta. Planeetta on esimerkiksi Saturnuksen kuuta Titania pienempi. Merkuriuksen tiheys on 5,43 g/cm³ eli se on yksi tiheimmistä planeetoista. Merkuriusta muistuttavan Kuun tiheys on vain 3,34 g/cm³. Vertailun vuoksi Maan tiheys olisi kokoonpuristumattomana 4,0 g/cm³.

Merkuriuksella uskotaan olevan valtava rautaydin, joka aiheuttaa magneettikentän, voimakkuudeltaan noin 1 % Maan magneettikentästä. Kentän kaltevuus pyörähdysakselia vastaan on 7 %. Toinen magnetismin lähde voi olla jäännemagnetismi. Rautaydin muodostaa 60–70 % planeetan massasta ja silikaattikuori ja vaippa yhdessä 30 %. On arvioitu, että Merkuriuksen ytimen säde on 1800–1900 km ja silikaattivaipan paksuus 500–600 km. Näin rautaytimen säde on 75 % planeetan säteestä.

Rautaydin kattaa 42 % planeetan tilavuudesta, kun Maalla vastaava luku on 17 %. Maa on Merkuriusta hieman tiheämpi, koska se on 20 kertaa suuremman massansa takia puristunut enemmän kasaan. Merkuriuksen suuri rautaydin saattaa johtua siitä, että Aurinkokunnan syntyvaiheessa suuri kappale törmäsi planeettaan suurella nopeudella ja heitti osan planeetan silikaattivaipasta pois. Tämän törmääjän massa olisi ollut arviolta kuudesosa Merkuriuksen massasta. Toisten tutkijoiden mukaan alkuaurinko olisi kuumentanut Merkuriuksen korkeaan lämpötilaan ja höyrystänyt siitä osia pois.

Havaitseminen Suomessa

Suomessa Merkuriuksen voi havaita neljään-viiteen otteeseen vuoden aikana, mutta hyvin vain yhteen tai kahteen kertaan keväällä iltataivaalla ja syksyllä aamutaivaalla planeetan sattuessa olemaan kauimmillaan Auringosta, samalla kun ekliptika muodostaa suurimman kulman horisonttiin nähden. Merkuriuksen ns. suurin elongaatio on noin 20 astetta, ja tällöin planeetta näkyy 2–3 viikon ajan. Merkuriuksen ollessa kauimmissa elongaatioissaan kesällä tai talvella se näkyy huonosti, koska ekliptika on pienessä kulmassa suhteessa horisonttiin. Jos planeetta sattuu keväällä läntiseen tai syksyllä itäiseen elongaatioon, se ei näy Suomesta lainkaan, koska Aurinko joko nousee aamulla ennen planeettaa tai planeetta laskee illalla ennen Aurinkoa. Näin tapahtuu, vaikka Merkurius olisikin Suomesta katsottuna sillä puolella Aurinkoa, että se kulkee illalla Auringon "jäljessä" ja aamulla "edellä".

Näennäinen kirkkaus muuttuu voimakkaasti näkymisjakson kuluessa. Itäisessä elongaatiossaan Merkurius on kirkkaampi näkyvyyskautensa alussa ja läntisessä päinvastoin. Merkurius näkyy paljain silmin, mutta helpoimmin se näkyy kiikarilla. Kaukoputkella näkyvät Merkuriuksen vaiheet. Kaukoputkella on myös mahdollista havainnoida planeettaa päivätaivaalta. Tällöin päästään eroon ilmakehän häiriöistä, jotka normaalisti haittaavat planeetan havainnointia matalalta ilta- tai aamutaivaalta, sekä tietenkin Merkuriuksen elongaation aiheuttamista rajoituksista sen näkyvyydessä. Toisin kuin Venus, Merkurius on kuitenkin hyvin vaikea löytää valoisalta päivätaivaalta. Löytämisessä tietokoneohjattu ns. goto-kaukoputki on hyvin suureksi avuksi.

Merkuriuksen tutkimus avaruusluotamilla

Merkurius Mariner 10:n kuvaamana 1974–1975

MESSENGERin kuvaamana 2008

Merkuriuksesta on laadittu jo 1800-luvulla karttoja, mutta nämä ovat epätarkkoja.

Merkuriukseen oli suhteellisen vaikeaa lähettää avaruusluotainta, koska se on vielä lähempänä Aurinkoa kuin Venus. Tämä aikaansaa avaruusluotaimelle lämpösuunnitteluongelmia ja niiden elektroniikalle säteilynsieto-ongelmia. Merkuriuksen sijainti on haasteellinen myös tutkimusluotaimen rataa ajatellen. Planeetta ei ole kiinnostanut tutkijoita eikä rahoittajia yhtä paljon kuin vaikkapa Mars, Venus ja Saturnus.

NASAn avaruusluotain Mariner 10 lensi kolme kertaa Merkuriuksen ohi vuosina 1974–1975. Epäonneksi ohitus tapahtui aina Merkuriuksen ollessa suunnilleen samassa asennossa Aurinkoon nähden, ja pinnasta saatiin valokuvattua vain 40–45 %.

NASA laukaisi vuonna 2004 Messenger-nimisen avaruusluotaimen, joka lensi kolme kertaa planeetan ohi vuosina 2008–2009 ja asettui suunnitelmien mukaisesti kiertämään sitä 2011. Messengerin tehtäviin kuuluu muun muassa planeetan aikaisemmin kuvaamattomien alueiden valokuvaaminen.

ESA on kehittämässä yhdessä Japanin avaruusjärjestön kanssa BepiColombo-luotainta, joka laukaistaan noin vuonna 2013.

---

Aiheesta muualla

• NASA Messenger
• Merkurius astronetissä
• Esitelmä Merkuriuksesta
• nineplanets.org